適配體傳感器在病原菌檢測(cè)中的研究進(jìn)展

王張敏 張 澤 張穎聰 于洪偉 高宏民 常 東△

（1上海市浦東醫(yī)院-復(fù)旦大學(xué)附屬浦東醫(yī)院檢驗(yàn)科 上海 201399；2復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院檢驗(yàn)科 上海 200040）

病原菌是各種感染性疾病的病原體之一，臨床常見的病原菌有金黃色葡萄球菌、化膿性鏈球菌、大腸埃希菌、鼠傷寒沙門氏菌等。實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)病原菌主要通過兩類方法，第一類是傳統(tǒng)方法，包括涂片鏡檢、分離培養(yǎng)、免疫學(xué)檢測(cè)等，第二類是分子檢測(cè)技術(shù)，包括PCR、基因測(cè)序、基因芯片、質(zhì)譜等。傳統(tǒng)方法靈敏度低、易漏檢，分子檢測(cè)技術(shù)則花費(fèi)高昂、對(duì)操作人員和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的要求高。因此，急需開發(fā)快速、簡(jiǎn)單、成本低、靈敏度高的檢測(cè)方法?；诩{米材料構(gòu)建的適配體傳感器具有靈敏度高、特異性好、操作簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，有望替代傳統(tǒng)診斷工具檢測(cè)和量化病原菌。本文介紹了適配體傳感器常用的納米材料的特性和優(yōu)勢(shì)，以及基于比色法、熒光法和電化學(xué)法構(gòu)建的適配體傳感器檢測(cè)各種病原菌的研究進(jìn)展，對(duì)于拓展適配體相關(guān)的認(rèn)識(shí)有積極意義。

傳統(tǒng)生物傳感器的識(shí)別元件是抗體和酶，由于分子生物學(xué)和基因工程的巨大進(jìn)步，識(shí)別元件進(jìn)一步擴(kuò)展到核酸分子。1990年Tuerk等［1］發(fā)現(xiàn)噬菌體的T4 DNA聚合酶可與兩種特定的RNA序列結(jié)合，其一是在噬菌體mRNA中發(fā)現(xiàn)的野生型序列，這種RNA被定義為噬菌體T4 DNA聚合酶特異的RNA適配體。適配體由單鏈寡核苷酸（ssDNA或ssRNA）經(jīng)折疊形成，長(zhǎng)度通常為20～60個(gè)堿基，可由指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX）選擇得到。首先將目標(biāo)分子與單鏈寡核苷酸文庫孵育，獲得適配體-目標(biāo)分子復(fù)合物，分離去除非特異性序列。然后將適配體從復(fù)合物中洗脫，使用PCR擴(kuò)增特定的適配體序列并進(jìn)入下一輪的篩選，經(jīng)過幾輪選擇后適配體與靶標(biāo)物質(zhì)的親和力增強(qiáng)［2］。在篩選針對(duì)病原菌的特異性適配體過程中，最常用的篩選方法是全細(xì)胞篩選（Cell-SELEX），即靶標(biāo)物質(zhì)是整個(gè)細(xì)菌細(xì)胞，篩選得到的適配體可以和病原菌實(shí)現(xiàn)特異性結(jié)合，在快速檢測(cè)病原菌方面具有巨大的潛力［3］。適配體具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，其3D折疊結(jié)構(gòu)可與各種病原菌形成穩(wěn)定的復(fù)合物，相較于抗體更能抵抗酸堿度和溫度的變化，即使在熱變性和化學(xué)變性后仍可恢復(fù)到最初的構(gòu)象。而且SELEX選擇的適配體對(duì)其靶標(biāo)物質(zhì)具有很高的親和力和特異性，其解離常數(shù)低至pmol/L～nmol/L。適配體傳感器將適配體作為生物識(shí)別元件，結(jié)合生物傳感技術(shù)，對(duì)各種病原菌進(jìn)行選擇性和靈敏識(shí)別，在臨床病原菌的檢出等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，用于病原菌檢測(cè)的適配體傳感器仍存在核酸適配體與納米材料結(jié)合不穩(wěn)定、結(jié)合效率低以及檢測(cè)靈敏度不足等問題，而且臨床樣本中病原菌的濃度較低且菌株復(fù)雜，因此增加了臨床病原菌檢出難度。因此，構(gòu)建特異性高、敏感性高的適配體傳感器是提高臨床病原菌檢測(cè)效能的關(guān)鍵。

納米材料是生物傳感器的重要組成部分，可用于識(shí)別元件的固定和檢測(cè)信號(hào)的放大［2］。納米技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展促進(jìn)了各種新型納米材料的合成，納米材料顯著提高了適配體的載量，從而進(jìn)一步提高病原菌檢測(cè)的靈敏度。常用的納米材料包括金屬和金屬氧化物納米粒子、碳納米材料、二氧化硅納米粒子和量子點(diǎn)，不同的納米材料有不同的特性。

適配體傳感器中常用的納米材料

金屬和金屬氧化物納米粒子 金屬和金屬氧化物納米粒子包括金納米粒子（gold nanoparticles，AuNPs）、銀納米粒子（silver nanoparticles，AgNPs）、鉑納米粒子（platinum nanoparticles，PtNPs）、氧化鐵納米粒子（iron oxide nanoparticles，IONPs）和鉬納米粒子等，其中AuNPs在適配體傳感器中的應(yīng)用最為廣泛，它具有合成方便、高穩(wěn)定性、形貌可控等優(yōu)勢(shì)，為病原菌的檢出提供了良好的傳感器檢測(cè)平臺(tái)［4］。

最新的傳感器構(gòu)建方法將AuNPs與表面增強(qiáng)拉 曼 光 譜（surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）相結(jié)合，SERS是一種基于不規(guī)則金屬表面或拉曼活性納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)增強(qiáng)現(xiàn)象，金屬納米材料因其優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)和物理化學(xué)性質(zhì)而成為應(yīng)用最廣泛的基底［5］。Zhu等［5］先使用水虎魚和3-氨丙基-三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane，APTES）對(duì)聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）膜的表面進(jìn)行化學(xué)修飾，然后用PDMS膜包覆AuNPs，通過Au-S鍵連接適配體形成捕獲底物，同時(shí)用巰基苯甲酸修飾的金銀核殼納米花和核酸適配體作為信號(hào)探針，形成“捕獲底物-靶標(biāo)-信號(hào)分子探針”的三明治結(jié)構(gòu)。這種傳感器對(duì)金黃色葡萄球菌的檢出限（limit of detection，LOD）低至13 CFU/mL。金屬納米材料的加入成功構(gòu)建了高靈敏度、高特異性的適配體傳感器。

碳納米材料 碳納米材料已經(jīng)成為檢測(cè)細(xì)菌的常用傳感器材料，可作為熒光淬滅劑用于熒光適配體傳感器的制備［6］。碳納米材料的側(cè)壁和適配體堿基之間的π-π堆積相互作用促使適配體被牢牢吸附在碳納米材料表面，因此碳納米材料非常適用于適配體的固定［7］。常用的碳納米材料包括碳納米管、氧化石墨烯（graphene oxide，GO）、還原氧化石墨 烯（reduced graphene oxide，RGO）、碳 納 米 線（carbon nanowires，CNWs）等，其中碳納米管和石墨烯的應(yīng)用最為廣泛。

Shen等［8］合成了光穩(wěn)定性高、藍(lán)色熒光強(qiáng)、富含π 電 子 的 新 型 碳 納 米 粒 子（carbon nanoparticles，CNPs）作為能量供體，選擇近紅外熒光羧基涂層量子點(diǎn)（quantum dots，QDs）作為能量受體，適配體和廣譜糖肽抗生素萬古霉素（vancomycin，Van）的組合可以雙重識(shí)別金黃色葡萄球菌。QDs和CNPs的結(jié)合可以引起熒光共振能量轉(zhuǎn)移（fluorescence resonance energy transfer，F(xiàn)RET），產(chǎn)生強(qiáng)烈的藍(lán)色熒光淬滅，同時(shí)近紅外熒光增強(qiáng)。在加入金黃色葡萄球菌后，F(xiàn)RET過程被破壞，藍(lán)色熒光增強(qiáng)，近紅外熒光減弱，LOD的敏感性高達(dá)1.0 CFU/mL。CNPs和QDs構(gòu)建的熒光傳感器對(duì)金黃色葡萄球菌有超高的特異性和敏感性，實(shí)現(xiàn)了在單細(xì)胞水平上篩查致病菌，有利于微量病原菌的檢出。

二氧化硅納米粒子 二氧化硅納米粒子（silica nanoparticles，SiNPs）可與不同的識(shí)別元件形成綴合物，具有高度的生物相容性，被認(rèn)為是生物醫(yī)學(xué)的優(yōu)秀候選材料［9-10］。在各種介孔材料中，介孔SiNPs具有高比表面積、易于表面改性、良好的生物相容性等優(yōu)勢(shì)，被用于裝載各種分子，是一類有前途的多孔材料［11］。蛋白質(zhì)A是金黃色葡萄球菌的毒力因子，通過將SiNPs制成多孔硅納米薄膜，可固定適配體來捕獲蛋白質(zhì)A?；诙嗫坠璧墓鈱W(xué)性質(zhì)制成的光學(xué)生物傳感器，有望實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)多種目標(biāo)物質(zhì)［12］。

量子點(diǎn)QDs也稱為半導(dǎo)體納米晶體，具有光穩(wěn)定性高、量子產(chǎn)率寬、發(fā)射光譜窄等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于細(xì)胞成像和分析［13］。QDs在單波長(zhǎng)光激發(fā)下與適配體形成綴合物，從而實(shí)現(xiàn)高效的檢測(cè)致病菌。Dong等［14］利用硫化鎘QDs和三維氧化鋅納米線陣列組合成一種自供電的光電化學(xué)電極，對(duì)大腸埃希菌O157：H7的LOD低至1.125 CFU/mL，線性范圍約10～107CFU/mL。QDs的毒性作用是其在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的主要障礙，通過調(diào)節(jié)影響其毒性的因素，QDs的未來發(fā)展值得期待。

傳感器的制備依賴于目標(biāo)分子識(shí)別和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)放大，納米材料不僅可以用于適配體的固定，還能將分子識(shí)別信號(hào)轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)的比色、熒光和電化學(xué)信號(hào)，提供理想的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［15］。下面介紹基于比色法、熒光法和電化學(xué)法構(gòu)建的適配體傳感器檢測(cè)各種病原菌的研究進(jìn)展（表1）。

表1 用于病原菌檢測(cè)的適配體傳感器的性能比較Tab 1 Performance comparison of aptamer sensors in pathogenic bacteria detection

基于不同檢測(cè)方法的適配體傳感器

比色適配體傳感器 比色法由于操作簡(jiǎn)單、成本低廉、檢測(cè)信號(hào)肉眼可見而被廣泛應(yīng)用。AuNPs是比色分析中最常用的納米材料，作為納米組裝單元，AuNPs的比表面積大，有助于適配體通過靜電作用吸附到表面，避免了相互聚集，使其成為比色適配體傳感器的良好信號(hào)轉(zhuǎn)換器［16］。

Gupta等［17］構(gòu)建了一種檢測(cè)大腸埃希菌的傳感器，當(dāng)適配體與大腸埃希菌結(jié)合時(shí)，肉眼可見顏色從紅色變成藍(lán)色，該傳感器的LOD是102/mL。Chen等［18］提出了一種基于鏈霉親和素磁珠-雙適配體夾心的新型AuNPs比色傳感器（圖1），存在鼠傷寒沙門氏菌時(shí)復(fù)合物呈紅色，不存在時(shí)則無互補(bǔ)產(chǎn)物與探針雜交，復(fù)合物的顏色呈藍(lán)灰色。該傳感器的線性范圍是33～3.3×106CFU/mL，在培養(yǎng)基中的LOD是33 CFU/mL。在對(duì)實(shí)驗(yàn)的陽性結(jié)果進(jìn)行復(fù)核時(shí)，確定未與死亡的鼠傷寒沙門氏菌和12種非鼠傷寒沙門氏菌發(fā)生交叉反應(yīng)，證明了比色適配體傳感器的高度選擇性。未來這種比色傳感器很有可能應(yīng)用于血液樣品中的鼠傷寒沙門氏菌的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（point of case testing，POCT）。

圖1 基于SMBs-Apt1三明治結(jié)構(gòu)的比色傳感器檢測(cè)鼠傷寒沙門氏菌的示意圖Fig 1 Schematic illustration of proposed SMBs-Apt1 sandwich based colorimetric sensor for the detection of S.typhimurium

除最常用的AuNPs外，磁性納米粒子（magnetic nanoparticles，MNPs）、混合納米共軛系統(tǒng)等也常用于構(gòu)建比色適配體傳感器。Sun等［19］將適配體和MNPs相結(jié)合作為捕獲探針，G-四鏈體DNA酶作為信號(hào)放大元件，構(gòu)建了一種檢測(cè)副溶血弧菌的比色適配體傳感器，其線性范圍是102～107CFU/mL，LOD是10 CFU/mL。Wu等［20］基 于ZnFe2O4還原氧化石墨烯（ZnFe2O4/RGO）的類過氧化物酶活性檢測(cè)鼠傷寒沙門氏菌，ZnFe2O4/RGO催化 過 氧 化 氫 氧 化3，3'，5，5'-四 甲 基 聯(lián) 苯 胺（tetramethylbenzidine，TMB）生成藍(lán)色產(chǎn)物，線性范圍是11～1.1×105CFU/mL，LOD是11 CFU/mL。實(shí)驗(yàn)樣品經(jīng)平板計(jì)數(shù)得到的結(jié)果與比色適配體傳感器的結(jié)果一致。雖然比色適配體傳感器具有靈敏度高、選擇性好的優(yōu)勢(shì)，但也有一些局限性，比如樣品原有顏色的干擾、制備過程耗時(shí)長(zhǎng)、不能在臨床診斷中實(shí)現(xiàn)多靶標(biāo)分析等［21］。

熒光適配體傳感器 熒光適配體傳感器的特點(diǎn)是靈敏度高、線性范圍寬、檢出速度快、可以對(duì)多種靶標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行選擇性識(shí)別。常用的熒光材料有上轉(zhuǎn)換納米粒子（upconversion nanoparticles，UCNPs）、氧化石 墨 烯 、碳 量 子 點(diǎn)（carbon quantum dots，CQDs）等［22-23］。熒光適配體傳感器的設(shè)計(jì)需要用熒光團(tuán)或淬滅劑分別標(biāo)記供體或受體，F(xiàn)RET常用熒光團(tuán)標(biāo)記供體，用淬滅劑標(biāo)記受體，選擇合適的供體與受體對(duì)于提高FRET的效率和傳感器的性能至關(guān)重要［24］。二維GO是一種良好的熒光淬滅劑，和核苷酸堿基之間存在 π-π 堆積相互作用，能夠很好地吸附ssDNA［25］。與二維GO相比，零維氧化石墨烯量子點(diǎn)（graphene oxide quantum dots，GOQDs）具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如強(qiáng)發(fā)光效應(yīng)、均勻的尺寸分布、優(yōu)異的生物相容性、低毒性等［26-27］。Gao等［28］設(shè)計(jì)了一種基于GOQDs檢測(cè)銅綠假單胞菌的熒光適配體傳感器（圖2），不存在銅綠假單胞菌時(shí)，5-羧基熒光素（fluorescein amidite，F(xiàn)AM）標(biāo)記的互補(bǔ)DNA（FAM-cDNA）與適配體的部分序列雜交，F(xiàn)AM的熒光被適配體相連的GOQDs淬滅。存在銅綠假單胞菌時(shí)，適配體作為生物識(shí)別元件與其結(jié)合，F(xiàn)AM-cDNA解除在量子點(diǎn)上的吸附，恢復(fù)熒光。該傳感器的線性范圍是1.28×103～2.0×107CFU/mL，LOD是100 CFU/mL。

圖2 基于GOQDs的熒光適配體傳感器檢測(cè)銅綠假單胞菌的示意圖Fig 2 Schematic illustration of proposed GOQDs based fluorescent aptasensor for the detection of P.aeruginosa

Duan等［29］設(shè)計(jì)了一種同時(shí)檢測(cè)副溶血弧菌和鼠傷寒沙門氏菌的傳感器，他們將綠色發(fā)光量子點(diǎn)（green-emitting quantum-dots，gQDs）和紅色發(fā)光量子點(diǎn)（red-emitting quantum-dots，rQDs）作為供體進(jìn)行雙熒光共振能量轉(zhuǎn)移，將新型無定型碳納米粒子作為受體。副溶血弧菌的適配體修飾gQDs，鼠傷寒沙門氏菌的適配體修飾rQDs，在碳納米材料的作用下，兩種量子點(diǎn)的熒光都被強(qiáng)烈淬滅。當(dāng)加入兩種靶標(biāo)物質(zhì)形成量子點(diǎn)-適配體-靶標(biāo)物質(zhì)復(fù)合物后，抑制量子點(diǎn)的熒光淬滅，熒光重新出現(xiàn)。該傳感器的線性范圍是50～1×106CFU/mL，副溶血弧菌的LOD是25 CFU/mL，鼠傷寒沙門氏菌的LOD是35 CFU/mL。

與傳統(tǒng)熒光材料相比，稀土元素?fù)诫s的UCNPs（rare-earth doped UCNPs，RE-UCNPs）作為新一代熒光材料，具有量子產(chǎn)率高、發(fā)射峰窄、光穩(wěn)定性強(qiáng)、熒光壽命長(zhǎng)、毒性低、耐光漂白性能好等優(yōu)勢(shì)［30］。RE-UCNPs可以通過雙光子或多光子機(jī)制將長(zhǎng)波長(zhǎng)的低能光轉(zhuǎn)化為短波長(zhǎng)的高能光，從而使發(fā)光效率大大增強(qiáng)。Wang等［31］使用適配體修飾的UCNPs作為供體，層狀二硫化鎢（layered tungsten disulfide，WS2）納米片作為受體構(gòu)建檢測(cè)大腸埃希菌的熒光適配體傳感器。由于適配體堿基和WS2之間的范德華力作用，UCNPs接近WS2的表面，UCNPs熒光發(fā)射和WS2吸收光譜重疊導(dǎo)致UCNPs的熒光淬滅。大腸埃希菌存在時(shí)，特異性適配體優(yōu)先結(jié)合大腸埃希菌，從而引起適配體構(gòu)象變化并從WS2納米片表面解離，因此UCNPs的淬滅熒光部分恢復(fù)，熒光強(qiáng)度隨著大腸埃希菌濃度的增加而增加。該熒光適配體傳感器的線性范圍是85～85×107CFU/mL，LOD為17 CFU/mL。

電化學(xué)適配體傳感器 電化學(xué)適配體傳感器中，適配體可以通過π-π相互作用、水凝膠移植、生物素-親和素相互作用、硫醇-金自組裝和羧基-胺共價(jià)反應(yīng)固定在電極表面。電化學(xué)傳感器依賴于傳感器表面發(fā)生的相互作用，主要是適配體與靶標(biāo)物質(zhì)之間發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致電流或電位發(fā)生變化，另一種相互作用是基于阻抗技術(shù)增加電荷轉(zhuǎn)移電阻［32］。適配體與靶標(biāo)物質(zhì)之間的親和力可通過差分脈沖伏安法（differential pulse voltammetry，DPV）、電化學(xué)阻抗法（electrochemical impedance spectroscopy，EIS）、方波伏安法（square wave voltammetry，SWV）和循環(huán)伏安法（cyclic voltammetry，CV）等轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電化學(xué)信號(hào)。

電化學(xué)傳感器的合成可以選用各種納米材料，如碳基納米材料、金屬有機(jī)框架（metal-organic frameworks，MOFs）、AuNPs和用于信號(hào)放大的聚合物等［33］。MOFs作為一種新型的雜化多孔材料，由有機(jī)接頭和金屬離子組成，通過配位鍵連接形成網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)，具有比表面積大、金屬位點(diǎn)明確等優(yōu)勢(shì)［34］。辣根過氧化物酶、葡萄糖氧化酶和堿性磷酸酶，以及電活性化合物如量子點(diǎn)、二茂鐵、亞鐵氰化物、亞甲藍(lán)和鎘納米粒子等都被成功地結(jié)合到電化學(xué)適配體傳感器中，用作信號(hào)增強(qiáng)劑［35-38］。

Li等［35］構(gòu)建了一種用伏安法測(cè)定人血清中結(jié)核分枝桿菌抗原MPT64的超靈敏適配體傳感器（圖3），MOFs材料作為核酸適配體和AuNPs的載體，加上辣根過氧化物酶制成信號(hào)納米探針。對(duì)結(jié)合靶標(biāo)物質(zhì)MPT64具有協(xié)同作用的兩種適配體修飾在金電極表面，DPV顯示當(dāng)兩種適配體的比例是1∶1時(shí)，峰值電流最高，線性范圍是20～1×106fg/mL，LOD為10 fg/mL。同樣是檢測(cè)結(jié)核分枝桿菌抗原MPT64，Gou等［39］選擇GO@Fe3O4@Pt混合納米材料，這種材料具有優(yōu)異的類過氧化物酶活性和可回收性。由于GO可以通過π-π堆積相互作用強(qiáng)烈吸附ssDNA，因此滾環(huán)擴(kuò)增（rolling circle amplification，RCA）技 術(shù) 的 產(chǎn) 物ssDNA可 以 被GO@Fe3O4@Pt混合納米材料強(qiáng)力吸附，從而有效放大檢測(cè)信號(hào)，其線性范圍是5～1×106fg/mL，LOD為0.34 fg/mL。

圖3 基于雙適配體的循環(huán)伏安傳感器檢測(cè)結(jié)核分枝桿菌抗原MPT64的示意圖Fig 3 Schematic illustration of proposed dual-aptamer-based voltammetric biosensor for the detection of M.tuberculosis antigen MPT64

近年來基于導(dǎo)電納米碳的紙基電化學(xué)傳感導(dǎo)電紙是研究熱點(diǎn)，主要集中在石墨烯和還原氧化石墨烯作為導(dǎo)電骨架［40-41］。許多研究表明，包含納米碳和納米金屬的混合納米結(jié)構(gòu)是電化學(xué)適配體傳感器的最有效平臺(tái)之一。研究者們致力于將納米金屬沉積到導(dǎo)電碳上合成納米金屬分形結(jié)構(gòu)，以制備高性能的傳感器。在用于制造分形結(jié)構(gòu)的各種納米金屬中，納米鉑（platinum nanoparticles，nPt）擁有良好的生物相容性、易于修飾、耐腐蝕、穩(wěn)定性好，因此廣泛用于生物傳感器的制備。Burrs等［36］構(gòu)建了一種分形鉑納米-功能化石墨烯-納米纖維素紙的傳感器來檢測(cè)葡萄糖和大腸埃希菌O157：H7。石墨烯-納米纖維素紙先通過兩種熱處理被部分還原，然后通過抗壞血酸處理被進(jìn)一步還原，生成抗壞血酸還原石墨烯紙（ascorbic acid reduced graphene paper，AARG）。接著使用脈沖聲電沉積方法將金屬鉑沉積于石墨烯-納米纖維素紙上，形成具有花椰菜狀形態(tài)的分形納米片，這是一種具有極高電活性表面積的導(dǎo)電紙。鉑表面用葡萄糖氧化酶（通過殼聚糖水凝膠包裹）或核酸適配體（通過共價(jià)連接）進(jìn)行功能化，這種定點(diǎn)生物傳感器的葡萄糖LOD為（0.08±0.02）μmol/L，響應(yīng)時(shí)間是6 s，大腸埃希菌LOD為4 CFU/mL，響應(yīng)時(shí)間是12 min，相較于之前報(bào)道的傳感器靈敏度更高。納米纖維素-石墨烯-納米鉑材料是一種優(yōu)秀的紙基平臺(tái)，可用于開發(fā)針對(duì)小分子或全細(xì)胞的電化學(xué)適配體傳感器。

結(jié)語每種適配體傳感器都有優(yōu)點(diǎn)和不足：核酸適配體和納米材料的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，為病原菌的生物識(shí)別和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)提供了極具潛力的平臺(tái)；與比色法相比，熒光適配體傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種靶標(biāo)物質(zhì)的同時(shí)檢測(cè)，但要求實(shí)驗(yàn)室和臨床中心具備實(shí)現(xiàn)POCT診斷的基礎(chǔ)設(shè)施，并且熒光強(qiáng)度隨時(shí)間衰減；與熒光適配體傳感器相比，電化學(xué)適配體傳感器快速、簡(jiǎn)單、靈敏度高，是生物標(biāo)志物實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)的最佳選擇。

基于適配體功能化的生物標(biāo)志物檢測(cè)仍需克服許多困難，以便用于金屬離子、DNA、蛋白質(zhì)、病原菌的檢測(cè)。同時(shí)，需要開發(fā)更具特異性的適配體，以便整合到傳感器平臺(tái)中。未來傳感器的構(gòu)建需要關(guān)注：（1）多靶標(biāo)物質(zhì)的同時(shí)檢測(cè)；（2）生物傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；（3）真實(shí)樣品基質(zhì)的直接測(cè)定；（4）適配體和納米材料對(duì)靶標(biāo)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，這可能影響傳感器的可靠性；（5）體內(nèi)適配體傳感技術(shù)的未來發(fā)展、可能出現(xiàn)的問題及解決方案；（6）研究適配體傳感器應(yīng)用于生物標(biāo)志物的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

適配體傳感器不但可用于病原微生物、腫瘤標(biāo)志物、生物小分子、細(xì)胞因子等生物分子的檢出，而且已被廣泛應(yīng)用于體外生物分析、疾病診斷、靶向治療、藥物篩選等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

作者貢獻(xiàn)聲明王張敏 論文構(gòu)思和撰寫，文獻(xiàn)整理，數(shù)據(jù)分析，制圖。張澤，張穎聰 論文修訂。于洪偉，高宏民 數(shù)據(jù)整理。常東 綜述構(gòu)思、指導(dǎo)和修訂。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。